【摘 要】
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本文以两种铸造高Mo高N超级奥氏体不锈钢为研究对象,对一种00Cr25Ni19Mn6Mo7NCe钢在900–1200°C温度范围和0.01–10 s-1应变速率下进行热压缩变形,研究柱状晶凝固方向与加载方向夹角（0°、30°、60°和90°）对热压缩变形行为与微观组织影响,此外研究了热变形参数（变形温度、应变速率和应变量）对这种钢柱状晶组织的动态再结晶机制影响。同时,对这种钢的等轴晶组织进行了三道
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（超级奥氏体不锈钢凝固和热加工中的多尺度组织调控,No.U1810207）；
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本文以两种铸造高Mo高N超级奥氏体不锈钢为研究对象,对一种00Cr25Ni19Mn6Mo7NCe钢在900–1200°C温度范围和0.01–10 s-1应变速率下进行热压缩变形,研究柱状晶凝固方向与加载方向夹角（0°、30°、60°和90°）对热压缩变形行为与微观组织影响,此外研究了热变形参数（变形温度、应变速率和应变量）对这种钢柱状晶组织的动态再结晶机制影响。同时,对这种钢的等轴晶组织进行了三道次热压缩变形,变形温度依次为1200°C、1100°C和1000°C,应变速率为1 s-1,变形道次之间的冷却速率为5°C/s和1°C/s以获得不同的弛豫时间20 s和100 s,研究变形道次和弛豫时间对钢等轴晶组织和织构演变规律和机制的影响。同时,测试了另一种00Cr25Ni19Mn3Mo7NCe钢在1150°C、1200°C和1250°C变形温度及0.1 s–1应变速率下的高温拉伸变形特性,研究了柱状晶凝固方向和加载方向夹角对钢热塑性影响。研究结果表明:由于动态恢复软化机制和流变局域化等的差异,在大多数变形条件下具有不同柱状晶特征的试样表现出不同流变行为。在应变0.7下,具有不同柱状晶特征试样的高功耗效率区和失稳区位置分布及范围相差较大,即热加工性能和组织演变行为差异巨大。0°试样不存在功耗效率（η）为负值的区域,且失稳区范围相对较小。整体来看,当柱状晶凝固方向与加载方向夹角为0°时,钢的热加工性能最佳。柱状晶凝固方向和加载方向夹角对钢组织演变具有显著影响。在低温900°C和1000°C下,30°和60°试样动态再结晶程度较0°和90°试样更高,但均未发生完全动态再结晶。而在高温1100°C和1200°C下,随柱状晶凝固方向与加载方向夹角降低,钢的动态再结晶程度不断提高。在相同变形条件下,不同柱状晶试样优先触发及占据主导地位的动态再结晶机制存在差异。在0°和90°试样中形成了大量高角度晶界（15°≤HAGB≤65°）,并且在这些界面上形成了新的动态再结晶晶粒。在30°和60°试样中,优先发生原始晶界弓出形核及晶粒长大。在1200°C下,当柱状晶凝固方向和加载方向夹角为0°时,钢的动态再结晶程度达到最大,为～0.97。温度、应变速率和应变量对钢的动态再结晶程度和动态再结晶机理有深刻影响。在较低变形温度900°C和1000°C下,或在较低应变速率0.01 s–1、0.1 s–1和1 s–1下,大量HAGBs由低角度晶界（2°≤LAGBs≤10°）逐渐演变而来,且部分动态再结晶晶粒在HAGBs上形成,整体动态再结晶机制是连续和不连续动态再结晶的结合机制。而在较高温度1100°C和1200°C和高应变速率10 s–1下,亚晶粒旋转形成动态再结晶晶粒为主要的动态再结晶机制,这是连续动态再结晶机制的特征。在1100°C和10s–1下,随应变提高,钢的动态再结晶机制从动态再结晶晶粒在HAGBs上的弓出形核和长大转变为亚晶粒旋转为动态再结晶晶粒。同时,钢的多道次热压缩结果表明,弛豫时间显著影响其在后期压缩变形时的应力应变行为及微观组织演变,这与弛豫期间发生的静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶有关。在前两个道次变形行为相似的前提下,弛豫时间为100 s时,钢在第三道次下出现三次软化行为,而20 s时仅现出两次软化行为,说明变形道次和弛豫时间对钢的变形机制影响显著。经三道次变形后,弛豫100 s试样最终组织仍存在原始粗大晶粒,而弛豫20 s试样的组织中粗大晶粒消失,且形成了更多数量的细小第三阶段动态再结晶晶粒,再结晶更完全。具有不同柱状晶特征试样的高温拉伸特性也明显不同。在相同变形条件下,0°试样的断后延伸率和断面收缩率基本均高于90°试样,即0°试样的热塑性更好。对于0°试样,各变形温度下形成的动态再结晶晶粒数目相当且较少,因此软化作用和阻碍裂纹扩展的能力较小,随温度升高,试样的微孔形成速率增加,加速了损伤演化过程,导致热塑性降低。对于90°试样,随变形温度提高,热塑性先发生提高,相比其它变形温度,在1200°C下,90°试样形成了大量动态再结晶晶粒,显著提高了试样阻碍裂纹扩展的能力,因此热塑性提高。
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